典型零件实验报告

1 / 15 典型零件实验报告 电子科技大学。学院 实 验 报 告 课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工 学生姓名 : 学 号： 1010101010010 指导教师： / 日 期： 6-13周 电 子 科 技 大 学 实验报告 学生姓名：。学 号： 1010101010011 指导教师：、 实验地点：工程训练中心 114 实验时间： 6-13周 一、实验 室名称：工程训练中心 二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工 三、实验学时： 32 四、实验原理： 用 Mastercam 软件设计图形并绘图，运用 G 代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。 五、实验目的： 2 / 15 掌握轴类零件的结构特点、实际应用； 学习 Mastercam 软件绘图并进行粗工与精工程序编制； 掌握工艺制造工艺，学习对工程手册的使用； 掌握典型零件的毛培制造、热处理、 机加工方法； 将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。 六、实验内容： 、学习轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20的称为 细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： 1、尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较3 / 15 低。 2、几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图 纸上标注其允许偏差。 3、相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 ，高精度轴通常为 。 4、表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 m。 、了解轴类零件的毛坯和材料及热处理的过程 1、轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 4 / 15 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 2、轴类零件的材料及热处理 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后 ，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 、设计轴的结构 轴的结构设计须在经过初步强度计算，已知轴的最小直径以及轴上零件尺寸后才进行。其主要步骤为： 5 / 15 1确定轴上零件装配方案： 轴的结构与轴上零件的位置及从轴的哪一端装配有关。 2确定轴上零件定位方式： 根据具体工作情况，对轴上零件的轴向和周向的定位方式进行选择。轴向定位通常是轴肩或轴环与套筒、螺母、挡圈 等组合使用，周向定位多采用平键、花键或过盈配合联结。 3确定各轴段直径： 轴的结构设计是在初步估算轴径的基础上进行的，为了零件在轴上定位的需要，通常轴设计为阶梯轴。根据作用的不同，轴的轴肩可分为定位轴肩和工艺轴肩，定位轴肩的高度值有一定的要求；工艺轴肩的高度值则较小，无特别要求。所以直径的确定是在强度计算基础上，根据轴向定位的要求，定出各轴段的最终直径。 4确定各轴段长度： 主要根据轴上配合零件毂孔长度、位置、轴承宽度、轴承端盖的厚度等因素确定。 5确定轴的结构细节： 如倒角尺寸、过渡圆角半径、退刀槽尺寸、轴端螺纹孔尺寸；选择键槽尺寸等。 6确定轴的加工精度、尺寸公差、形位公差、配合、6 / 15 表面粗糙度及技术要求： 轴的精度根据配合要求和加工可能性而定。精度越高，成本越高。通用机器中轴的精度多为IT5 IT7。轴应根据装配要求，定出合理的形位公差，主要有：配合轴段的直径相对于轴颈的同轴度及它的圆度、圆柱度；定位轴肩的垂直度；键槽相对于轴心线的平行度和对称度等。 7画出轴的工作图： 轴的结构设计常与轴的强 度计算和刚度计算、轴承及联轴器尺寸的选择计算、键联结强度校核计算等交叉进行，反复修改，最后确定最佳结构方案，画出轴的结构图。 、安装轴类零件 1、采用两中心孔定位装夹 2、用外圆表面定位装夹 3、用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 、轴类零件的工艺过程 1、学习 CA6140 车床主轴的技术要求和功用 2、学习 CA6140 主轴加工的要点和措施 3、学习 CA6140 车床主轴加工定位基准的选择 4、学习 CA6140 车床主轴主要加工表面的加工工序安排 5、学习 CA6140 车床主轴加工工艺过程 、用 Mastercam 软件设计零件图形，编写工艺过程，7 / 15 编写程序，并在车床上加工出所设计的轴类零件。 七、实验器材： 计算机、 CK6140 数控车床、 90外圆车刀、 60螺纹刀、切槽刀、尖头车刀、游标卡尺、金属材料及辅助工具。 八、实验步骤： 1、设计零件，用 Mastercam 软件设计零件图形； 2、熟悉轴类零件的功用、结构特点及技术要求； 3、选择零件的毛培材料以及零件进行热处理； 4、结构设计、工艺分析、绘制图形； 5、对图形进行粗工，然后进行细工； 6、编程； 7、上机操作加工； 8、检验。 九、实验数据及结果分析： 1、被加工零件的零件图。 2、数控加工工艺文件。 3、数控加工程序。 4、结果分析： 在整个加工过程中，存在加工误差，原因是：可能是选取工件的精度选取不够，还可能是零件的凹槽深度太大，使得轴变 得很细，这样零件自身的重力会使工件变形。 十、实验结论： 8 / 15 1、用 Mastercam软件绘图并进行程序的生成，代替了大量的繁琐的手工计算。 2、用 Mastercam绘图，并进行粗、精车后可以很好的模拟观察到的零件的结构，便于找出问题进行修改。 3、工艺的优化可以提高加工的效率和工件的品质。 4、正确的选取零件的尺寸精度，表面的粗糙度。这样节约材料，减轻重量，而且还方便零件的装配调整。 5、正确的选择车床的主轴加工定位基准线可以提高主轴的加工精度，降低加工误差。 十一、总结及心得体会： 1、学到了轴类零件设计的相关知识，有利于综合能力的培养，加深了对数控 车床工艺的了解。 2、深刻体会到了工艺对轴类零件加工的重要性。 3、通过使用 Mastercam 软件绘图和编程，对Mastercam 软件有了进一步的认 识。 4、在车床上进行零件加工，认识到车床使用过程中的注意事项，车床的功能 及操作流程。 5、设计零件图形时，零件不仅要美观实用，零件的尺寸也要合理便于车床的 9 / 15 加工。 6、整个实验过程中，绘图是最难也是最关键的，这要看加工者对 Mastercam 软件的掌握程度，同时还要考验绘图者的耐心。比如我们组在绘图过程中就遇到了撞刀的问题，因为在绘图过程中比较着急，没有注意到做螺纹的细节，最后在老师的帮助下，才解决了问题。 7、在车床实际加工工件的过程中，要注意安全。 十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 实际工件的加工并不 复杂，最重要的是三维图形的绘制，需要同学的合作。分组的时候，最好两三个同学一组，这样能够更好的锻炼绘图能力，提高效率。 加工过程中，尽量减轻零件的质量，这样减少因零件质量而带来的零件变形问题。 实验三 渐开线齿轮参数测量实验 一、实验目的 1、掌握用游标卡尺测定渐开线直齿轮基本参数的方法； 2、进一步熟悉齿轮的各部分尺寸、参数关系及渐开线的性质。 二、实验预习的内容 1、渐开线的形成及特性； 2、齿轮的各部分名称、基本参数和尺寸计算。 三、实验设备和工具 1、 被测齿轮； 2、游标卡尺； 3、计算器。 四、原理和方法 10 / 15 本实验要测定和计算的渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：齿数 z、模数 m、分度圆压力角、齿顶高系数 h*、径向间隙系数 c*、和变位系数 x等。 1、确定模数 m 和压力角 要确定 m 和，首先应测出基圆齿距 pb，因渐开线的法线切于基圆，故由图 4-1可知，基圆切线与齿廓垂直。因此，用游标卡尺跨过 k 个齿，测的齿廓间的公法线距离为wk毫米，再跨过 k+1个齿，测的齿廓间的公法线距离为 wk+1毫米。为保证卡尺的两个卡爪与齿廓的渐开线部分相切，跨齿数 k应根据被测齿轮的齿数参考表 4-1 决定。 表 4-1 齿数与跨齿数的对应关系 图 4-1齿轮参数测定原理 ?长度由渐开线的性质可知，齿廓间的公法线 AB 与所对应的基圆上圆弧 ab 1 相等，因此得 wk?pb?sb 同理 wk?1?kp b?sb 消去 sb，则基圆齿距为 pb?wk?1?wk 根据所测得的基圆齿距 pb，查表 4 4 可得出相应的m 和。 因为 pb?mcos?，且式中 m 和都已标准化，所以可查出其相 应的的模数 m 和压力角。 2、确定变位系数 x 11 / 15 要确定齿轮是标准齿轮还是变位齿轮，就要确定齿轮的变位系数，因此，应按测得的数据代入下列公式计算出基圆齿厚 sb sb?wk?1?kpb?wk?1?k?kwk?wk?1 得到 sb 后，则可利用基圆齿厚公式推导出变位系数 x，因为， rb s?2rbinv?r rcos?msb?2rcos?inv? r2sb?sb?mcos?mzcos?inv? s? ?zin?vx? 2tg? 式中 inv?tg?，为弧度。 3、确定齿顶高系数h*a和径向间隙系数 c* 当被测齿轮的齿数为偶数时，可用卡尺直接测得齿顶圆直径 da及齿根圆直径 df。如果被测齿轮齿数为奇数时，则应先测量出齿轮轴孔直径 d孔，然后再测量孔到齿顶的距离 H 顶和轴孔到齿根的距离 H根。如图 4-2所示，可得： 图 4-2单齿数测量方法 2 da?d孔 ?2H 顶 df?d孔 ?2H根 又因为 12 / 15 * da?mz?2ham?2xm h?2hm?cm * a * 1d* ha? 2m由此推导出 h*a及 c*得 h* c*?2ha m五、实验步骤 1、直接数出被测齿轮的齿数 z 2、测量 wk、 wk+1及 da和 df，每个尺寸应测量三次，分别填入表 4-2和表 4-3 表 4-2 公法线测量数据 表 4-3 偶数齿齿轮齿顶圆直径和齿根圆直径的测量数据 续表 4-3 奇数齿齿轮 齿顶圆直径和齿根圆直径的测量数据 3 六、实验报告内容 1、实验目的； 2、被测齿轮的已知参数和测量数据； 3、齿轮参数13 / 15 及尺寸计算 基节 pb=wk+1-wk，并由 pb 值查表 4-4，确定 m、。 基圆齿厚 sb= kwk-wk+1。 变位系数 s? ?zinv? x?2tg? 分度圆齿厚 s?m da?df 2 1d* 齿顶高系数 ha? 2mh* 径向间隙系数 c?2ha m 4、试分析影响测量精度的因素。 表 4-4 基圆齿距 Pb= mcos的数值 4 思考题：齿轮的那些误差会影响到本实验的测量精度？ 5 浙大工程材料实验“典型零件选材和热处理综合实验”实验 14 / 15 报告参考资料 热处理手册相关内容 注：以下内容是个人根据相关资料整理综合，如有错误在所难免，欢迎大家指正，以完善该资料，方便以后的学弟学妹们。通过 QQ7936988464 和我联系，加好友请说明原因 OO谢谢大家！ 一、书上表格 【参考百度文库：典型零件选材和热处理综合实验作者： lzgdyrzcds】 二、老师给的表格 三、其他用到的资料 【 GCr15 热处理工艺】其主要热处理工艺为：钢棒退火，钢丝退火或 830-840度油淬。热处理工艺参数如下： 1、普通退火： 790-810 度加热，炉冷至 650 度后，空冷 HB170-207； 2、等温退火： 790-810度加热， 710-720度等温，空冷 H